JP2005117308A - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に無線機器、携帯電話等に用いられる、弾性表面波デバイスに関するものである。 The present invention relates to a surface acoustic wave device particularly used for a wireless device, a mobile phone and the like.
従来の弾性表面波デバイスは、圧電基板あるいは非圧電性基板の上に圧電薄膜を形成した基板の上に櫛型電極パターンなどの電極パターンを形成して得ていた。 Conventional surface acoustic wave devices have been obtained by forming an electrode pattern such as a comb-shaped electrode pattern on a substrate in which a piezoelectric thin film is formed on a piezoelectric substrate or a non-piezoelectric substrate.
圧電薄膜の場合、図7のようにガラス基板101の上に電極パターン102を設け、その上に酸化亜鉛薄膜103、対向電極104を設けるものが多く用いられてきた。
In the case of a piezoelectric thin film, a structure in which an
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、比帯域幅の広いフィルタ特性を得ようとすると電気機械結合係数の高い圧電材料が必要となるが、従来の圧電薄膜では十分な電気機械結合係数が得られなかった。このため36°Yカットのタンタル酸リチウムのような電気機械結合係数の大きい単結晶材料が良く使われるが、この場合には温度係数が約−35ppm/℃と比較的大きくなってしまうという問題点を有していた。 However, in order to obtain filter characteristics with a wide specific bandwidth, a piezoelectric material having a high electromechanical coupling coefficient is required, but a sufficient electromechanical coupling coefficient cannot be obtained with a conventional piezoelectric thin film. For this reason, a single crystal material having a large electromechanical coupling coefficient such as 36 ° Y-cut lithium tantalate is often used. In this case, however, the temperature coefficient becomes relatively large at about −35 ppm / ° C. Had.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、温度特性に優れた比帯域幅の広い弾性表面波デバイスを提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device having excellent temperature characteristics and a wide specific bandwidth.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、誘電体基板と、この誘電体基板の上面に設けた圧電薄膜と、この圧電薄膜の上に電極パターンを設けたものであり、これにより、圧電単結晶並みの電気機械結合係数を有し、温度特性の良い弾性表面波デバイスを得ることができるという作用効果が得られる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a dielectric substrate, a piezoelectric thin film provided on the upper surface of the dielectric substrate, and an electrode pattern provided on the piezoelectric thin film. The effect of obtaining a surface acoustic wave device having an electromechanical coupling coefficient comparable to that of a crystal and good temperature characteristics can be obtained.
本発明の請求項2に記載の発明は、圧電薄膜をエピタキシャル成長させた膜とした請求項1記載の弾性表面波デバイスであり、特性に優れた弾性表面波デバイスを様々の基板上で実現できる。 The invention according to claim 2 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 1 in which a piezoelectric thin film is epitaxially grown, and the surface acoustic wave device having excellent characteristics can be realized on various substrates.
本発明の請求項3に記載の発明は、圧電薄膜をタンタル酸リチウムの膜とした請求項2記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 3 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 2 in which the piezoelectric thin film is a lithium tantalate film, and a surface acoustic wave device having a wide band can be realized.
本発明の請求項4に記載の発明は、圧電薄膜をニオブ酸リチウムの膜とした請求項2記載の弾性表面波デバイスであり、結合係数が大きいことから帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 4 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 2 in which the piezoelectric thin film is a lithium niobate film. Since the coupling coefficient is large, a surface acoustic wave device having a wide band can be realized. .
本発明の請求項5に記載の発明は、誘電体基板と圧電薄膜の間に導電層を設けた請求項1記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性に優れた弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 5 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 1 in which a conductive layer is provided between the dielectric substrate and the piezoelectric thin film, and a surface acoustic wave device having excellent temperature characteristics can be realized. .
本発明の請求項6に記載の発明は、誘電体基板と圧電薄膜とが同じ成分よりなる請求項5記載の弾性表面波デバイスであり、要望されるデバイス特性に最適なパラメータを実現することができる。 The invention according to claim 6 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 5, wherein the dielectric substrate and the piezoelectric thin film are made of the same component, and can realize an optimum parameter for desired device characteristics. it can.
本発明の請求項7に記載の発明は、誘電体基板と圧電薄膜をタンタル酸リチウムとした請求項6記載の弾性表面波デバイスであり、結合係数が大きいことから帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 7 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 6, wherein the dielectric substrate and the piezoelectric thin film are made of lithium tantalate. Since the coupling coefficient is large, the surface acoustic wave device having a wide band is used. realizable.
本発明の請求項8に記載の発明は、誘電体基板と圧電薄膜をニオブ酸リチウムとした請求項6記載の弾性表面波デバイスであり、結合係数が大きいことから帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 8 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 6, wherein the dielectric substrate and the piezoelectric thin film are made of lithium niobate. Since the coupling coefficient is large, the surface acoustic wave device having a wide band is used. realizable.
本発明の請求項9に記載の発明は、誘電体基板と圧電薄膜とが異なる成分よりなる請求項1記載の弾性表面波デバイスであり、従来の単結晶基板では得ることができなかったフィルタ特性を実現することができる。 The invention according to claim 9 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the dielectric substrate and the piezoelectric thin film are composed of different components, and the filter characteristics that could not be obtained with the conventional single crystal substrate Can be realized.
本発明の請求項10に記載の発明は、誘電体基板を水晶とした請求項9記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性に優れ、かつ帯域の広いフィルタ特性を実現できる。 The invention according to claim 10 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 9 in which the dielectric substrate is quartz, and can achieve excellent temperature characteristics and wide band filter characteristics.
本発明の請求項11に記載の発明は、圧電薄膜をタンタル酸リチウムの膜とした請求項10記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to
本発明の請求項12に記載の発明は、圧電薄膜をニオブ酸リチウムの膜とした請求項10記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to
本発明の請求項13に記載の発明は、誘電体基板と圧電薄膜の間に導電層を設けた請求項9記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性を改善することができる。 A thirteenth aspect of the present invention is the surface acoustic wave device according to the ninth aspect in which a conductive layer is provided between the dielectric substrate and the piezoelectric thin film, and the temperature characteristics can be improved.
本発明の請求項14に記載の発明は、導電層を圧電薄膜を構成する金属元素の少なくとも一つを含む金属とした請求項13記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性に優れた弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to claim 14 of the present invention is the surface acoustic wave device according to
本発明の請求項15に記載の発明は、誘電体基板の弾性表面波伝播速度を圧電薄膜の弾性表面波伝播速度よりも速いものとした請求項1記載の弾性表面波デバイスであり、高い周波数の弾性表面波デバイスを容易に実現することができる。 The invention according to claim 15 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave propagation velocity of the dielectric substrate is faster than the surface acoustic wave propagation velocity of the piezoelectric thin film, and the high frequency The surface acoustic wave device can be easily realized.
本発明の請求項16に記載の発明は、誘電体基板をサファイア、炭化珪素、ダイヤモンドのうち一つの単結晶あるいは基板の上に薄膜を形成したものとした請求項15記載の弾性表面波デバイスであり、高い周波数の弾性表面波デバイスを容易に作製することができる。 The invention according to claim 16 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 15, wherein the dielectric substrate is a single crystal of sapphire, silicon carbide, or diamond or a thin film formed on the substrate. In addition, a surface acoustic wave device having a high frequency can be easily manufactured.
本発明の請求項17に記載の発明は、圧電薄膜をタンタル酸リチウムの膜とした請求項16記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを容易に実現できる。 The invention according to claim 17 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 16 in which the piezoelectric thin film is a lithium tantalate film, and a surface acoustic wave device having a wide band can be easily realized.
本発明の請求項18に記載の発明は、圧電薄膜をニオブ酸リチウムの膜とした請求項16記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを容易に実現できる。 The invention according to claim 18 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 16, wherein the piezoelectric thin film is a lithium niobate film, and a surface acoustic wave device having a wide band can be easily realized.
本発明の請求項19に記載の発明は、半導体基板と、この半導体基板の上面に設けた圧電薄膜と、この圧電薄膜の上に電極パターンを設けたものであり、これにより、圧電単結晶並みの電気機械結合係数を有し、温度特性の良い弾性表面波デバイスを得ることができる。 According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate, a piezoelectric thin film provided on the upper surface of the semiconductor substrate, and an electrode pattern provided on the piezoelectric thin film. Thus, it is possible to obtain a surface acoustic wave device having an electromechanical coupling coefficient of
本発明の請求項20に記載の発明は、圧電薄膜をエピタキシャル成長させた膜とした請求項19記載の弾性表面波デバイスであり、十分な圧電特性と底損失な弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 20 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 19 in which a piezoelectric thin film is epitaxially grown, and a surface acoustic wave device having sufficient piezoelectric characteristics and bottom loss can be realized.
本発明の請求項21に記載の発明は、圧電薄膜をタンタル酸リチウムの膜とした請求項20記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to
本発明の請求項22に記載の発明は、圧電薄膜をニオブ酸リチウムの膜とした請求項20記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to
本発明の請求項23に記載の発明は、半導体基板と圧電薄膜の間に導電層を設けた請求項19記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性に優れた弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 23 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 19 in which a conductive layer is provided between the semiconductor substrate and the piezoelectric thin film, and a surface acoustic wave device having excellent temperature characteristics can be realized.
本発明の請求項24に記載の発明は、導電層を圧電薄膜を構成する金属元素の少なくとも一つを含む金属とした請求項23記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性に優れた帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to
本発明の請求項25に記載の発明は、半導体基板をシリコン基板とした請求項19記載の弾性表面波デバイスであり、複合化された弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 25 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 19, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate, and a composite surface acoustic wave device can be realized.
本発明の請求項26に記載の発明は、電極パターンの一部と導電層とを電気的に接続した請求項5,13,23のいずれかに記載の弾性表面波デバイスであり、温度特性に優れた弾性表面波デバイスを実現できる。
The invention according to claim 26 of the present invention is the surface acoustic wave device according to any one of
本発明の請求項27に記載の発明は、圧電薄膜の一部に設けた穴を通して、電気的に接続した請求項26記載の弾性表面波デバイスであり、弾性表面波デバイスの周波数特性の安定化と不要なリップルの発生を抑えられる弾性表面波デバイスを実現できる。 A twenty-seventh aspect of the present invention is the surface acoustic wave device according to the twenty-sixth aspect, wherein the surface acoustic wave device is electrically connected through a hole provided in a part of the piezoelectric thin film, and the frequency characteristics of the surface acoustic wave device are stabilized. Therefore, it is possible to realize a surface acoustic wave device that can suppress generation of unnecessary ripples.
本発明の請求項28に記載の発明は、電極パターンの領域以外の部分の圧電薄膜を取り除いた請求項1または19のいずれかに記載の弾性表面波デバイスであり、不要な寄生容量による特性の劣化を防止できる弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 28 of the present invention is the surface acoustic wave device according to any one of claims 1 or 19, wherein a portion of the piezoelectric thin film other than the electrode pattern region is removed. A surface acoustic wave device that can prevent deterioration can be realized.
本発明の請求項29に記載の発明は、圧電薄膜の実効的な電気機械結合係数が5%以上である請求項1または19のいずれかに記載の弾性表面波デバイスであり、帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 29 of the present invention is the surface acoustic wave device according to any one of claims 1 or 19, wherein the effective electromechanical coupling coefficient of the piezoelectric thin film is 5% or more. A surface wave device can be realized.
本発明の請求項30に記載の発明は、25℃±50℃の温度領域において、中心周波数の温度係数の絶対値が25ppm/℃以下である請求項29記載の弾性表面波デバイスであり、温度による周波数変動の少ない弾性表面波デバイスを実現できる。 The invention according to claim 30 of the present invention is the surface acoustic wave device according to claim 29, wherein the absolute value of the temperature coefficient of the center frequency is 25 ppm / ° C. or less in the temperature range of 25 ° C. ± 50 ° C. It is possible to realize a surface acoustic wave device with a small frequency fluctuation due to.
本発明の請求項31に記載の発明は、圧電薄膜の結晶粒径が中心周波数に対応する波長の0.7倍より小さい、又は2倍より大きい請求項1または19のいずれかに記載の弾性表面波デバイスであり、伝播損失の少ない帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 According to a thirty-first aspect of the present invention, the crystal grain size of the piezoelectric thin film is less than 0.7 times or greater than twice the wavelength corresponding to the center frequency. A surface acoustic wave device which is a surface acoustic wave device and has a wide band with a small propagation loss can be realized.
本発明の請求項32に記載の発明は、圧電薄膜の厚さが中心周波数に対応する波長の0.5倍から10倍の範囲である請求項1または19のいずれかに記載の弾性表面波デバイスであり、伝播損失の少ない帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できる。 According to a thirty-second aspect of the present invention, the thickness of the piezoelectric thin film is in the range of 0.5 to 10 times the wavelength corresponding to the center frequency. It is a device, and a surface acoustic wave device having a wide band with a small propagation loss can be realized.
本発明の弾性表面波デバイスは、圧電単結晶並みの電気機械結合係数を有し、温度特性の良い弾性表面波デバイスを得ることができるという効果を奏する。 The surface acoustic wave device of the present invention has an effect that a surface acoustic wave device having an electromechanical coupling coefficient similar to that of a piezoelectric single crystal and having good temperature characteristics can be obtained.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の請求項1〜8及び26〜32に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
The invention described in claims 1 to 8 and 26 to 32 of the present invention will be described below using the first embodiment.
図1は本発明の実施の形態1における弾性表面波デバイスのチップ断面図であり、図2は本発明の実施の形態1における他の一例である弾性表面波デバイスのチップ断面図であり、図3は更に別の一例である弾性表面波デバイスのチップ断面図である。 FIG. 1 is a chip cross-sectional view of a surface acoustic wave device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a chip cross-sectional view of a surface acoustic wave device which is another example of Embodiment 1 of the present invention. 3 is a chip cross-sectional view of a surface acoustic wave device which is still another example.
まず、図1を用いて本発明の弾性表面波デバイスの構成について説明する。図1において、36°YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶からなる誘電体基板11の上に、タンタルからなる導電層12をスパッタ蒸着により約0.1マイクロメートルの厚さで形成し、その上にMOCVDにより約4マイクロメートルの厚さでタンタル酸リチウムの圧電薄膜13をエピタキシャル成長させて形成し、この圧電薄膜13の上に1.9GHz用の電極パターン14を形成するものである。この電極パターン14は櫛歯状の電極パターンとしている。
First, the structure of the surface acoustic wave device of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a
このエピタキシャル成長させるための条件としては、通常誘電体基板11と圧電薄膜13の線膨張率、格子定数が近いことがあげられるが、本実施の形態1の場合、導電層12を薄くしているため、これらが近くなり比較的容易にエピタキシャル成長した圧電薄膜13を得ることができる。
The conditions for this epitaxial growth are usually that the linear expansion coefficient and the lattice constant of the
また、電極パターン14の下に圧電薄膜13を介して導電層12を設けることにより裏面を短絡する状態にしておくことによって、温度特性が誘電体基板11そのものの温度特性より小さくなり、その電気機械結合係数は圧電薄膜13がエピタキシャル成長していることから誘電体基板11とほとんど同じ特性を実現することができることから温度特性に優れた広帯域の弾性表面波デバイスを実現することができる。
Further, by providing the
以上のような構成を有する弾性表面波デバイスを試作したものを確認すると、36°YカットX伝播のタンタル酸リチウム単結晶のみで作製したものとほぼ同等の帯域幅が得られ、圧電薄膜13の実効的な電気機械結合係数は8%程度得られていることが確認された。この圧電薄膜の実効的な電気機械結合係数を検討した結果、5%以上であればほぼ単結晶と同じ帯域の広い弾性表面波デバイスを実現できることを確認した。 When a prototype of a surface acoustic wave device having the above-described configuration is confirmed, a bandwidth almost equal to that produced by only a 36 ° Y-cut X-propagating lithium tantalate single crystal is obtained. It was confirmed that an effective electromechanical coupling coefficient of about 8% was obtained. As a result of investigating the effective electromechanical coupling coefficient of this piezoelectric thin film, it was confirmed that a surface acoustic wave device having a wide bandwidth almost equal to that of a single crystal can be realized if it is 5% or more.
一方、従来の弾性表面波デバイスでは40〜45ppm/℃の温度係数であったが、本発明品では20〜25ppm/℃に改善されていることが確認された。 On the other hand, the temperature coefficient of the conventional surface acoustic wave device was 40 to 45 ppm / ° C., but the product of the present invention was confirmed to be improved to 20 to 25 ppm / ° C.
この温度特性に関する弾性表面波デバイスとこの弾性表面波デバイスが実装される携帯電話などの電子機器との関係について検討した結果、25℃±50℃の温度領域において、中心周波数の温度係数の絶対値が25ppm/℃以下である弾性表面波デバイスとすることにより実用域で特性変動の少ない電子機器を実現できることがわかった。 As a result of examining the relationship between the surface acoustic wave device relating to this temperature characteristic and an electronic device such as a mobile phone on which the surface acoustic wave device is mounted, the absolute value of the temperature coefficient of the center frequency in the temperature range of 25 ° C. ± 50 ° C. It was found that an electronic device with little characteristic fluctuation in a practical range can be realized by using a surface acoustic wave device having a Pb of 25 ppm / ° C. or less.
なお、図1において、誘電体基板11と圧電薄膜13の間に導電層12が存在するが、導電層12がなくても弾性表面波デバイスは構成できる。例えば、タンタル酸リチウムの誘電体基板11の上に、タンタル酸リチウムのエピタキシャル薄膜よりなる圧電薄膜13を設ける場合、電極パターン14を設ける面を誘電体基板11の表面よりも平滑にすることにより、伝播損失を低減した弾性表面波デバイスを実現することができる。さらに、圧電薄膜13の形成時に膜応力をコントロールすることにより、伝播速度、電気機械結合係数等を微調することができ、要望されるデバイスの特性に最適なパラメータを得ることができる。
In FIG. 1, the
また、本実施の形態1ではMOCVDを用いているがエピタキシャル成長ができる薄膜形成方法であれば特に問題はなく、例えばスパッタ等の手段であっても構わない。 Further, although MOCVD is used in the first embodiment, there is no particular problem as long as it is a thin film forming method capable of epitaxial growth, and for example, means such as sputtering may be used.
さらに、本実施の形態1では誘電体基板11および圧電薄膜13にタンタル酸リチウムを用いているが、ニオブ酸リチウムを用いても同様の効果が得られることを確認している。いずれの場合においても結合係数を大きくすることができることから広帯域の弾性表面波デバイスを実現することができる。
Furthermore, in Embodiment 1, lithium tantalate is used for the
次に、図2を用いて本発明の他の一例の弾性表面波デバイスの構成について説明する。図2において、基本的な構成は図1とほぼ同じであり、特に異なっているところは圧電薄膜13の一部に穴15を形成し、この穴15を通して、電極パターン14の一部と導電層12とを電気的に接続するものである。このような構成とすることによって、弾性表面波デバイスの温度特性などの電気的特性の安定化が図られる。
Next, the configuration of a surface acoustic wave device according to another example of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the basic configuration is almost the same as in FIG. 1, and the difference is that a hole 15 is formed in a part of the piezoelectric
次に、図3を用いて本発明の別の他の一例の弾性表面波デバイスの構成について説明する。図3において、基本的な構成は図1とほぼ同じであり、異なっているところは電極パターン14の領域以外の部分の圧電薄膜13を取り除いたものである。このような構成とすることにより、圧電薄膜13のエッジ部分を端面反射器として利用できるため、弾性表面波デバイスの小型化が図れる。
Next, the configuration of a surface acoustic wave device according to another example of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the basic configuration is almost the same as that in FIG. 1, and the difference is that the piezoelectric
また、圧電薄膜13の結晶粒径が中心周波数に対応する波長にほぼ等しくなると、その境界で反射が起こりやすくなり、伝播ロスが大きくなる。そのため結晶粒径を波長の0.7倍より小さくするか、あるいは2倍より大きくすることが望ましい。
Further, when the crystal grain size of the piezoelectric
また、圧電薄膜13の厚さは波長の0.5倍以下になると十分な電気機械結合係数が得られず、またあまり厚くなると十分な結晶性が得られなかったり、剥離しやすくなるため、波長の0.5倍から10倍位が望ましい。
In addition, when the thickness of the piezoelectric
さらに、温度特性を改善するために電極パターン14の上にさらに二酸化珪素等の絶縁膜を設けても良い。 Further, an insulating film such as silicon dioxide may be further provided on the electrode pattern 14 in order to improve temperature characteristics.
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の請求項9〜14に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
The invention according to claims 9 to 14 of the present invention will be described below using the second embodiment.
本実施の形態2と実施の形態1とで相違する点は、実施の形態1では誘電体基板21と圧電薄膜23を同じ成分のものを用いていたものを本実施の形態2では、異なるものを用いている点である。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the
図4においては、水晶からなる誘電体基板21の上に、タンタルからなる導電層22をスパッタ蒸着により約0.1マイクロメートルの厚さで形成し、その上にMOCVDにより約4マイクロメートルの厚さで、タンタル酸リチウムの圧電薄膜23をエピタキシャル成長させ、その上に1.9GHzの電極パターン24を形成するものである。
In FIG. 4, a
実施の形態1に比べて、エピタキシャル成長させる条件は厳しくなるが、誘電体基板21と圧電薄膜23の組み合わせにより、温度特性をさらにより良くすることができ、15ppm/℃以下の温度係数を得ることができた。
Although the conditions for epitaxial growth are stricter than in the first embodiment, the combination of the
また本実施の形態2の場合、導電層22はなくても可能であるが、より良い特性のためにはあることが望ましい。また、導電層22の材料は圧電薄膜23を構成する金属元素の少なくとも一つを含む金属であることが望ましく、本実施の形態2では、タンタルを用いている。このような構成とすることにより、圧電薄膜23の結晶性を高めることができるため、結果として弾性表面波デバイスの温度特性を優れたものとすることができる。
In the case of the second embodiment, the
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて本発明の請求項15〜18に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the invention described in claims 15 to 18 of the present invention will be described using the third embodiment.
本実施の形態3と実施の形態1とで相違する点は、実施の形態1では誘電体基板31と圧電薄膜33を同じ成分のものを用いていたが、実施の形態3では、誘電体基板31を圧電薄膜33の弾性表面波伝播速度より速いものを用いる点である。
The difference between the third embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the
図5において、サファイアからなる誘電体基板31の上にタンタルからなる導電層32をスパッタ蒸着により約0.1マイクロメートルの厚さで形成し、その上にMOCVDにより約4マイクロメートルの厚さで、タンタル酸リチウムの圧電薄膜33をエピタキシャル成長させ、その上に1.9GHzの電極パターン34を形成するものである。
In FIG. 5, a
このような構成とすることにより、圧電単結晶並みの電気機械結合係数を有し、温度特性の良い弾性表面波デバイスを得ることができる。 With such a configuration, a surface acoustic wave device having an electromechanical coupling coefficient similar to that of a piezoelectric single crystal and good temperature characteristics can be obtained.
また、高い周波数になっても誘電体基板31に高音速基板であるサファイアを用いることにより比較的ファインパターンにならなくて済み、工程の安定化が図れる。
Even when the frequency is high, the use of sapphire, which is a high sound velocity substrate, for the
この場合、圧電薄膜33の膜厚をあまり大きくすると、弾性表面波伝播速度も下がってくるため、波長の5倍程度以下が望ましい。
In this case, if the film thickness of the piezoelectric
なお本実施の形態3では、サファイア単結晶の基板を誘電体基板31として用いているが、別の誘電体基板31の上にダイヤモンド等の圧電薄膜33を形成したものであっても良い。
In the third embodiment, a sapphire single crystal substrate is used as the
また圧電薄膜33は、ニオブ酸リチウムのエピタキシャル膜であっても同様の効果を得ることを確認している。
Further, it has been confirmed that the piezoelectric
(実施の形態4)
以下、実施の形態4を用いて、本発明の請求項19〜25に記載の発明について説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, the invention described in claims 19 to 25 of the present invention will be described using the fourth embodiment.
本実施の形態4と実施の形態1とで相違する点は、実施の形態1では、基板に誘電体基板11を用いているのに対し、実施の形態4は、半導体基板41を用いる点である。
The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that the
図6においては、シリコンからなる半導体基板41の上に、タンタルからなる導電層42をスパッタ蒸着により約0.1マイクロメートルの厚さで形成し、その上にMOCVDにより約4マイクロメートルの厚さで、タンタル酸リチウムの圧電薄膜43をエピタキシャル成長させ、その上に、1.9GHzの電極パターン44を形成するものである。
In FIG. 6, a
このようにすることにより、圧電単結晶並みの電気機械結合係数を有し、温度特性の良い弾性表面波デバイスを得ることができる。 By doing so, a surface acoustic wave device having an electromechanical coupling coefficient comparable to that of a piezoelectric single crystal and good temperature characteristics can be obtained.
また、半導体回路と弾性表面波デバイスを一体化したデバイスが可能となる。 In addition, a device in which a semiconductor circuit and a surface acoustic wave device are integrated is possible.
本発明にかかる弾性表面波デバイスは、従来の単結晶基板並みの電気機械結合係数を有し、温度係数の小さな特性が得られるという効果を有し、携帯電話等の通信分野、あるいはテレビ等の映像分野等のフィルタに有用である。 The surface acoustic wave device according to the present invention has an electromechanical coupling coefficient similar to that of a conventional single crystal substrate, and has an effect that a characteristic with a small temperature coefficient can be obtained. Useful for filters in the video field.
11,21,31 誘電体基板
12,22,32,42 導電層
13,23,33,43 圧電薄膜
14,24,34,44 電極パターン
15 穴
41 半導体基板
11, 21, 31
Claims (32)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003348190A JP2005117308A (en) | 2003-10-07 | 2003-10-07 | Surface acoustic wave device |
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JP2003348190A JP2005117308A (en) | 2003-10-07 | 2003-10-07 | Surface acoustic wave device |
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JP (1) | JP2005117308A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102437832A (en) * | 2012-01-05 | 2012-05-02 | 西安工业大学 | Hybrid integrated surface acoustic wave device structure |
-
2003
- 2003-10-07 JP JP2003348190A patent/JP2005117308A/en active Pending
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